Mjukstart åt en toroidtransformator?

[limpan4all]

Kan någon mera vetande förklara VARFÖR startströmmen blir så hög när man använder toroidtransformatorer?
Jag har faktiskt funderat en del på detta genom åren men inte lyckats förstå varför.
Magnetfältet måste ju byggas upp, så långt är det ju självklart. Men det sker ju 100 gånger per sekund vid normal drift, det växlar ju också riktning 100 gånger per sekund, varför är det bara normal driftström?
Jag har också läst att man får den lägsta starkströmmen om man gör tillslaget vid maximal spänning och den högsta startströmmen om man gör tillslaget vid nollgenomgången. Vilket verkar verkar vara helt knäppt, detta även om inget i texten påstod att det var den momentana startströmmen (vilket skulle vara omöjligt (enligt resonemanget ingen spänning, måste innebära ingen ström)).

Så någon som snabbt kan förklara fenomenet?

[TomasL]

limpan, https://en.wikipedia.org/wiki/Inrush_current
Kanske kan ge lite svar.

[DennisCA]

Men den är väl sparkopplad? Så vill man ha flytande spänning så behöver man fortfarande en isolationstrafo före.

Så tänkte jag göra sist och slutligen Jo. Finns väl inte en vridtrafo som inte är sparkopplad annars?

[limpan4all]

TomasL: Jo, jag har läst det där men jag fattar det inte, för det är så konstigt.
T.ex. att den maximala strömmen skulle komma vid inkoppling vid nollgenomgången. Det måste finnas en tidsaspekt här som inte är medtagen i resonemanget. Det "skulle" kunna ha att göra med OM toroidtransformator togs ur drift vid maximal magnetisering i ena riktningen och sedan kopplades in i nollgenomgången. Men även då så borde det vara större strömrusning om den hade kopplats in på toppen av den andra halvperioden då hela magnetfältet skall byta riktning så fort som det är möjligt. Så som det är skrivet så är det ingen skillnad på en toroidtransformator som aldrig har varit magnetiserad, avstängd med magnetfältet i ena riktningen eller med magnetfältet i andra riktningen, det är inkopplingen i själva nollgenomgången som ger strömrusningen. Då nollgenomgången kan betraktas som en kortslutning så skulle man då också kunna mäta upp en strömpuls om man bara kortslöt primärlindningen på en toroidtransformator som aldrig varit inkopplad till något. Och det är ju uppenbart att så inte kan vara fallet.

Så texten i Wikipediaartikeln (som jag sett och läst sedan tidigare) förklarar egentligen inte fenomenet alls.

[TomasL]

Mitt gamla kompendium från skolan, "Transformatorn" finns på ebaman, det ger en uttömmande teoretisk bakgrund till hur transformatorn fungerar, bara 184 sidor.

[Nerre]

När trafon startas är det noll magnetfält, lindningar har en resistans på ett par ohm, vilket gör att startströmmen blir typ 230/2=115 A.

När magnetfältet byggts upp blir det en mot-EMK som dämpar strömmen. Så ja, den där startströmmen är antagligen högst en halv period 10 ms. Men 115 A i 10 ms är ändå väldigt mycket för en säkring att hantera.

Sen stämmer det ju att magnetfältet vänds varje halvperiod, men då är det redan ett magnetfält i kärnan som ska vändas, så strömmen genom primärlindningen kämpar inte bara för att bygga upp magnetfältet utan även vända på det magnetfält som byggdes upp förra halvperioden.

Wikipediasidan som det länkas till har en graf som visar spiken.

[rikkitikkitavi]

Toroider har mindre kopparlindning, dvs lägre primärresistans än EI transformatorer vilket ger en högre stsrtström.

Toroider arbetar ofta med högre flödestäthet än EI vilket gör att mer energi går åt för att msgnetiera kärnan.

Sedan kan lasten på sekundärsidan påverka. En kondensatorbank är också tuffare, speciellt med toroidtrafos som även har lägre resistans i sekundären och vanligen betydligt lögre läckinduktans och därmed blir den adderade strömspiken förlängd i tiden, vilket öksr sannolikheten att säkringen skall lösa.

Jag har haft förstärkare med ca 500VA toroider och hifiörondimensionerade elektrolyter som utan problem tar en C klass 10A dvärgbrytare.

[TomasL]

I min stärkare är det ovala kärnor, dock kan jag inte komma på vad de kallas.

[jimmy_r]

Kan någon mera vetande förklara VARFÖR startströmmen blir så hög när man använder toroidtransformatorer?
Jag har faktiskt funderat en del på detta genom åren men inte lyckats förstå varför.
Magnetfältet måste ju byggas upp, så långt är det ju självklart. Men det sker ju 100 gånger per sekund vid normal drift, det växlar ju också riktning 100 gånger per sekund, varför är det bara normal driftström?
Jag har också läst att man får den lägsta starkströmmen om man gör tillslaget vid maximal spänning och den högsta startströmmen om man gör tillslaget vid nollgenomgången. Vilket verkar verkar vara helt knäppt, detta även om inget i texten påstod att det var den momentana startströmmen (vilket skulle vara omöjligt (enligt resonemanget ingen spänning, måste innebära ingen ström)).

Så någon som snabbt kan förklara fenomenet?

Vet inte om jag greppar det fullständigt men teorin är att flux-peak ligger 90° före spännings-peak (=magnetiserat=steady-state)
Då vill "förväntade" flux vara minimum vid spännings-max = då vill vi spänningssätta och förvänta lägsta inkopplingsstöt.
Inkoppling vid spännings-noll: (från en ABB manual https://usermanual.wiki/m/379e268016794 ... aa2f87.pdf
[img]

flux_inrush_ABB.PNG

[img]

[rikkitikkitavi]

I min stärkare är det ovala kärnor, dock kan jag inte komma på vad de kallas.

Förmodligen C kärna. Det är två ovala halvor med väldigt planslipade snitt som kläms ihop för att man skall få minimalt luftgap.

Lindningen sker ungefär som för en EI på en bobin till skillnad från toroiden, se youtubevideos.

[TomasL]

Kom på det sen, att det heter C-kärna.
Har för mig att de har många av toroidens fördelar med litet störfält, och billigare att tillverka än en toroid.

[rikkitikkitavi]

Något gör toroiden bättre och billigare, för c kärnor har försvinnit.
Jag har iofs en 3kVA C kärnetrafo... 400V/30V appropå mjukstart.

[rikkitikkitavi]

Det finns isolerade vridtrafos men de är sällsynta och ofta ganska dyra.
Då är det såklart två isolerade lindningar. Lite som en toroid, men formen är lite annorlunda för att skapa em kontaktyta.

Jag har en med rullhjul istf kolborst som släpkontakt.
Det gör den nästan outslitlig. Den är från 1981. Jag räknar att den håller 40 år till. Köpte den begagnat ur en skrotbinge hos BDE utanför Ronneby för snart 20 år sedan för en spottstyver

[Mindmapper]

TomasL: Jo, jag har läst det där men jag fattar det inte, för det är så konstigt.
T.ex. att den maximala strömmen skulle komma vid inkoppling vid nollgenomgången. Det måste finnas en tidsaspekt här som inte är medtagen i resonemanget. Det "skulle" kunna ha att göra med OM toroidtransformator togs ur drift vid maximal magnetisering i ena riktningen och sedan kopplades in i nollgenomgången. Men även då så borde det vara större strömrusning om den hade kopplats in på toppen av den andra halvperioden då hela magnetfältet skall byta riktning så fort som det är möjligt. Så som det är skrivet så är det ingen skillnad på en toroidtransformator som aldrig har varit magnetiserad, avstängd med magnetfältet i ena riktningen eller med magnetfältet i andra riktningen, det är inkopplingen i själva nollgenomgången som ger strömrusningen. Då nollgenomgången kan betraktas som en kortslutning så skulle man då också kunna mäta upp en strömpuls om man bara kortslöt primärlindningen på en toroidtransformator som aldrig varit inkopplad till något. Och det är ju uppenbart att så inte kan vara fallet.

Så texten i Wikipediaartikeln (som jag sett och läst sedan tidigare) förklarar egentligen inte fenomenet alls.

Formodligen är det det här som du vänder dig emot.
Worst-case inrush happens when the primary winding is connected at an instant around the zero crossing of the primary voltage (which for a pure inductance would be the current maximum in the AC cycle) and if the polarity of the voltage half-cycle has the same polarity as the remanence in the iron core has (the magnetic remanence was left high from a preceding half cycle).
Observera det som står inom parantes. Det visar ju att det inte är första nollgenomgången. Men första nollgenomgången har inte induktansen börjat byggas upp så då är det som Nerre skrev bara likströmsresistansen. När du får ordning på magnetiseringen har likströmsresistansen hamnat i serie med reaktansen i spolen.

[Nerre]

Något gör toroiden bättre och billigare, för c kärnor har försvinnit.

C-kärnan har väl nackdelen just att även om ytorna är väldigt plana så blir det ett pyttlitet luftgap. Toroiden har fördelen att kärnan är rullad av band så det finns inga avbrott nånstans för magnetfältet.

Det är väl samma anledning som att EI-kärnor av "plåtar" har E-delen omväxlande från de två sidorna? (Jag har "bladat" isär många såna för att få loss bobbinen och kunna kolla isolationsavstånden. D.v.s man har typ knivar som man med hammare slår in mellan plåtarna för att bryta isär limningen och kunna plocka isär kärnan plåt för plåt. Större sådana brukade vi på slutet av min tid på provningslabbet istället skicka på vattenskärning då det tog för lång tid att "blada" isär för hand.)